从能量利用的角度审视,混动系统追求的是卓越的效率表现。在速度达到20km/h时,某些混动系统具备进入发动机直驱模式的能力,但能否真正实现这一模式,还需综合考虑扭矩与转速两大因素,两者缺一不可。
从经济角度考量,对于PHEV混动车型而言,利用外接电源充电显然更为划算。充电成本较低,每度电可能仅需4毛钱,而相比之下,1L汽油在现有技术下仅能产生约3度电,实际用于驱动车轮的电量更是有限。因此,部分PHEV车型特意设计了强制用电模式,以充分利用低成本电力。
回到多挡DHT的话题,为何其多挡设计能降低进入直驱的速度下限,而非提高速度上限呢?
多挡DHT通过设置多个挡位,旨在更广泛地利用发动机的高效区间。这种设计使得发动机能在更多工况下实现高效直驱,从而提高整个系统的平均效率。
单挡DHT的直驱速比可以类比为传统燃油车的最高挡位。假设燃油车拥有六个挡位,那么多挡DHT新增的挡位则相当于燃油车的中间挡位,如三挡或四挡。
混动系统效率达到顶峰时,往往是发动机处于高效区间并直接驱动车轮的状态。而发动机的高效区则受负荷和转速两大因素共同影响。
上面展示的是一张发动机万有特性图,其中红色区域标示了发动机的高效区间。这一区域是固定的,而不同的挡位设置则能让发动机在不同速度下都能高效工作。例如,单挡DHT在某一速比下,能在发动机高效区间(大约1350rpm至2550rpm)内巡航,此时发动机输出的扭矩与负荷相匹配,大约在80Nm至120Nm之间。
以车辆在80km/h高速巡航为例,若此时发动机转速为1350rpm,负荷为120Nm(如在坡道上行驶)。当需要增加扭矩以满足更高的动力需求(如超车时深踩油门),若继续采用发动机直驱模式,则发动机输出的扭矩可能超过120Nm,从而导致发动机脱离高效区间运行。此时,单挡DHT系统(如DHi、IMMD)可能会切换到串联模式。然而,多挡DHT系统则可以通过“降挡”来降低发动机的负荷,例如降至100Nm,或者通过增大传动比来放大发动机输出到传动轴的扭矩,同时提高转速至如1800rpm。从图中我们可以看到,在1800rpm、100Nm的工况下,发动机依然处于高效区间。这种通过调整传动比来优化发动机工况的方式,使得新增挡位下的发动机高效区间对应的车速范围降低。综合考虑转速和负荷,车速范围可能变为60km/h至90km/h(此数据仅为示例,未经过严格计算)。若再增加一个挡位,车速范围可能进一步扩展至40km/h至65km/h。
多挡DHT技术通过优化挡位设置,扩大了发动机高效区间的利用范围,使得发动机能在更多工作条件下实现高效直驱。这不仅提高了整个行驶过程中系统的平均效率,还有助于进一步降低油耗。
额外值得一提的是,评价一个混动系统的优劣,除了关注发动机的最高热效率外,还应考虑发动机高效区间的范围以及系统对高效区间的利用程度。
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